ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638

## Evaluasi Coded Random Access
untuk Visible
Light Communication pada Model Kanal Non-Line Of Sight

## BRIAN PAMUKTI, NACHWAN MUFTI ADRIANSYAH, DAN REYVALDO FAHREZY NILADBRATA
Teknik Telekomunikasi, Universitas Telkom, Indonesia Email: brianpam@telkomuniversity.ac.id
Received 6 November 2021 | Revised 17 Desember 2021 | Accepted 25 Januari 2022

## ABSTRAK
Penggunaan  Non-Orthogonal  Multiple  Access  (NOMA)  pada  sistem  komunikasi dapat  memberi  kebebasan  bagi  user  untuk  mengirimkan  informasi  secara bersamaan  tanpa  harus  memperebutkan  timeslot  ataupun  frekuensi.  Coded Random Access (CRA) adalah salah satu bagian dari Coded Comain-NOMA (CD- NOMA)  yang  menggunakan  kode  tanpa  ortogonal  untuk  komunikasi  uplink. Terinspirasi dari Additive Links On Line Hawaii Area (ALOHA), kami menggunakan metode Irregular Repetition Slotted ALOHA (IRSA) dengan tiga jumlah slot node dan sembilan degree distribution pada model kanal Line Of Sight (LOS) dan Non- LOS  (NLOS).  Kami  menggunakan  metrik  pengukuran  berupa  throughput  dan Packet  Loss  Ratio  (PLR)  untuk  memperoleh  hasil  simulasi.  Dari  simulasi  yang ekstensif, kami membuktikan bahwa IRSA stabil pada jumlah slot node yaitu 75, 150 dan 300 yang memperoleh throughput di sekitar 0.75 paket/slot.
Kata  kunci :  Coded  Random  Access,  Non-Orthogonal  Multiple  Access,  Slotted ALOHA, Successive Interference Cancellation

## ABSTRACT
The use of Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in communication systems can provide users the freedom to transmit information simultaneously without having to fight over timeslots or frequencies. Coded Random Access (CRA) is a part of Coded  Domain-NOMA  (CD-NOMA)  that  uses  orthogonal  code  for  uplink communication. Inspired by the Additive Links On Line Hawaii Area (ALOHA), we use the Irregular Repetition Slotted ALOHA (IRSA) method with three number of node slots and nine degree distributions on the Line Of Sight (LOS) and Non-LOS (NLOS)  channel  models.  We  use  measurements  in  the  form  of  throughput  and Packet Loss Ratio (PLR) to obtain simulation results. From extensive simulations, we prove that IRSA is stable on a wide number of node slots of 75, 150 and 300 that acquire throughput in about 0.75 packets/slot.
Keywords :  Coded  Random  Access,  Non-Orthogonal  Multiple  Access,  Slotted ALOHA, Successive Interference Cancellation

## 1. PENDAHULUAN
Seiring  dengan  berjalannya  waktu,  perkembangan  teknologi  nirkabel  di  Indonesia  semakin berkembang.  Hal  ini  didukung  oleh  penggunaan  teknologi  nirkabel  yang  telah  ada, penggunaan  gelombang  radio  menjadi  pilihan  utama  dalam  membawa  sinyal  informasi (Wijanto,  2017) .  Tetapi  teknologi  nirkabel  menggunakan  gelombang  radio  memiliki beberapa  keterbatasan.  Keterbatasan  tersebut  di  antaranya  adalah  keamanan,  kebutuhan masyarakat akan pengiriman informasi dengan kecepatan tinggi, dan keterbatasan frekuensi sebagai sumber utama. Maka dari itu dibutuhkannya alternatif sebagai penggunaan nirkabel berbasis gelombang radio yaitu komunikasi nirkabel berbasis gelombang cahaya (Wijanto, 2017)  (Putra  &  Subhan,  2011) .  Solusi  dari  permasalahan  tersebut  yaitu  dengan menggunakan  teknologi Optical  Wireless  Communication  (OWC) (Ghassemlooy,  dkk, 2019) .
Peneltian (Kowshik, dkk, 2020) merancang arsitektur channel access untuk meningkatkan performansi uplink yang memiliki karakter cepat, latensi rendah, dan tidak terkoordinasi untuk node nirkabel yang padat. Secara khusus, penelitian tersebut mempelajari metode random- access codes, yang sebelumnya diperkenalkan untuk Additive White Gaussian Noise (AWGN) pada Medium Access Control (MAC). Peneliti menggunakan model rayleigh fading yang lebih mendekati  praktis  dibandingkan  AWGN  dengan  mengusulkan  metode  random coding.  Dari metode yang diusulkan, performansi menjadi lebih tinggi dengan tambahan skema iteratif dan metode ini menjadi salah satu usulan Code Random Access (CRA) untuk 5 th Generation (5G) atau 6 th Generation (6G). Usulan metode CRA dengan Spatially-Coupled Low Density Parity Check (SC-LDPC) telah diteliti oleh (Zhang, dkk 2014) . Penelitian tersebut menggunakan Multiuser Detection (MUD) agar bisa meningkatkan performansi pada masif user. Peneliti juga menggunakan Multiple Packet Reception (MPR) yang ditambahkan pada simulasi penelitian. Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  peningkatan  terjadi  pada throughput  di  kasus  fading channels.
Visible  Light  Communication  (VLC)  memanfaatkan  dua  fungsi  pada  pemancar  optik  Light Emitting  Diode  (LED)  yaitu,  sebagai  penerangan  dan  sebagai  media  komunikasi.  LED merupakan sebuah perangkat elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mampu memancarkan  cahaya  monokromatik  ketika  dialiri  tegangan  maju  atau forward  bias  dan mempunyai diode di dalamnya (Drost & Sadler, 2014) .  Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, bahan yang digunakan pada LED adalah gallium, arsenic dan phosporus. Dengan perbedaan bahan penyusun yang telah disebutkan akan menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula (Darlis, dkk, 2013) . Teknologi ini sesuai untuk pengimplementasian di dalam ruangan dengan memanfaatkan cahaya tampak sebagai media pentransmisiannya. VLC memiliki  panjang  gelombang  dengan  rentang  380  –  750  nm  maka  dari  itu  VLC  menjadi teknologi yang memumpuni dalam pengiriman sinyal informasi berkecepatan tinggi hingga 10 Gbps (Karthika  &  Balakrishnan,  2015) .  Penggunaan  LED  karena  memiliki  beberapa keunggulan dibandingkan dengan Radio Frequency (RF) di antaranya adalah konsumsi daya yang rendah, keandalan, dan umur yang panjang.
Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) adalah sebuah teknik multiple access yang mampu melayani banyak user secara non-orthogonal, artinya dapat melayani user dalam waktu dan frekuensi  yang  sama (Mitra,  dkk,  2019) .  NOMA  merupakan  sebuah  teknologi  yang mendorong perkembangan 5G dengan mengizinkan banyak pengguna untuk berbagi waktu dan  frekuensi  yang  sama,  dan  juga  dapat  meningkatkan  jumlah  pengguna  yang  dilayani, meningkatkan efisiensi spektral, dan meningkatkan keadilan pengguna dibandingkan dengan teknologi Orthogonal Multiple Access (OMA) (Shin, dkk, 2017) . Pada penelitian (Kizilirmak,
dkk,  2015) menggunakan superposition  coding  pada  pemancar  sehingga  Successive Interference Cancellation (SIC) penerima dapat memisahkan pengguna di saluran uplink dan downlink. NOMA pada dasarnya memiliki tujuan sebagai kandidat teknologi akses radio pada 5G  sistem  seluler.  Meskipun  pengimplementasian  pada  jaringan  seluler  5G  masih  dalam pembahasan, namun sudah siap digunakan oleh sistem VLC.
Pada sistem komunikasi nirkabel dengan jumlah user yang banyak, diperlukan metode agar semua user bisa terakomodasi. Berbagai penelitian terkait dengan Slotted ALOHA (SA) dan Random  Access  (RA)  sudah  pernah  dilakukan.  Di  antaranya  pada  penelitian (Jian,  dkk, 2016) menjelaskan  tentang  pengaplikasian multichannel  slotted  ALOHA  dengan menggunakan RA untuk mengurangi delay paket. Pengaplikasian RA juga ditunjukkan pada penelitian (Liva, 2010) dengan menggunakan irregular repetition slotted ALOHA (IRSA) di mana  merupakan  hasil  generalisasi  dari Contention  Resolution  Diversity  Slotted  ALOHA (CRDSA).  Sebelumnya  CRDSA  melakukan  pengujian  dengan  tiap  pengguna  dengan mengirimkan  ulang  paket  dalam  jumlah tertentu  berdasarkan  banyaknya frame  waktu  dan timeslot.  Pada  IRSA,  pengguna  menentukan  masing-masing  kecepatan  transfer  paket berdasarkan  optimasi  fungsi  distribusi  ( degree  distribution).  Hasil  yang  didapatkan  mampu meningkatkan nilai throughput sistem karena sifat iregular yang tidak diatur sejak awal. Selain itu,  kami  menggunakan  pengukuruan throughput  yang  berguna  untuk  mengukur  efisiensi protokol. Throughput juga didefinisikan sebagai fraksi user yang diambil dan jumlah slot waktu yang telah berlalu, sehingga throughput adalah fungsi dari slot waktu (Haryanti & Anwar, 2019) .

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Desain Sistem
Desain model sistem komunikasi diilustrasikan pada Gambar 1, di mana terdapat lampu LED yang berfungsi sebagai transmitter dan photodetector Positive Intrinsic Negative (PIN) sebagai receiver. Model kanal yang akan digunakan terdapat dua yaitu kanal Line Of Sight (LOS) dan Non-Line Of Sight (NLOS), di mana pada kanal LOS cahaya yang diterima oleh receiver tidak terdapat interferensi dengan cahaya lain atau hambatan yang menghalangi. Sedangkan pada kanal NLOS cahaya yang diterima oleh receiver terdapat interferensi dengan cahaya lain atau terdapat  hambatan  yang  menghalangi  pada  arah receiver  sehingga  cahaya  dari  LED  tidak dapat diterima sepenuhnya.
Gambar 1. Blok Diagram CRA pada Visible Light Communication
Sistem VLC ini menggunakan skema CRA yang memungkinkan user dengan jumlah maksimum dapat mengirimkan secara bersama diblok tanpa menimbulkan kesalahan (Liva, 2010) . Pada sistem ini sensitivitas pada receiver sebesar >-29 dBm, jika kurang dari -29 dBm maka paket akan  di- drop.  Kemudian  menggunakan  CRA  untuk  mengirimkan  paket  secara  acak,  lalu diteruskan pada blok variasi degree distributions yang telah ditentukan, selanjutnya ke SIC. Degree  distribusion  mengilustrasikan  sebaran  user  dengan  jumlah  repetisi  paket.  Pada penelitian ini, kami menggunakan metode pengujian beberapa jenis degree distribution yang telah  ditetapkan.  Untuk  memperoleh degree  distribution  tertinggi  pada  performansi,  kami melakukan  investigasi pada semua degree  distribution. Proses SIC  yaitu melakukan  seleksi sinyal yang terkuat lebih dahulu, lalu sinyal tersebut dibatalkan untuk diteruskan pada proses decoding sinyal. Parameter yang akan  dianalisis pada sistem VLC ini adalah nilai throughput pada G ( Offered Traffic) dan nilai PLR pada G.

## 2.2 Blok Diagram Sistem
Gambar 2 menunjukan blok diagram dasar sistem transmisi VLC, pada sisi pengirim terdapat tiga  bagian  dalam  menyusun  sistem  VLC  yaitu transmitter,  kanal,  dan  receiver.  Dalam transmitter  terdapat  user  dan  LED.  Kanal  atau  media  transmisi  yang  menjadi  penghubung antara transmitter dan receiver hal ini digunakan dalam mentransmisikan sinyal.

## 2.2.1 Blok Transmitter
Pada blok transmitter dari sistem VLC berfungsi sebagai pengiriman sinyal informasi pada kanal transmisi. Pada penelitian ini terdapat beberapa slot node yang akan digunakan yaitu 75, 150, dan  300.  Menggunakan  satu  buah  lampu  LED  yang  memiliki  daya  sebesar  6  watt  sebagai sumber cahaya yang ditempatkan ditengah ruangan. LED yang digunakan memiliki Field Of View (FOV) sebesar 70°.

## 2.2.2 Blok Diagram Sistem
Pada penelitian ini, model kanal propagasi yang digunakan ada dua jenis yaitu kanal LOS dan NLOS  yang  kemudian  sinyal  akan  ditransmisikan  dan  diterima  di  sisi receiver  yaitu photodetector.  Penggunaan  kanal  LOS  dan  NLOS  pada  simulasi  ini  untuk  membandingkan pengiriman paket menggunakan CRA dengan melihat pada parameter throughput  terhadap G  ( Offered  Traffic)  dan nilai  PLR terhadap  G, perbandingan  ini  dilakukan karena  pada LOS tidak  terdapat  interferensi  ataupun obstacle  sehingga  propagasi  cahaya  merambat  secara direct. Sedangkan pada NLOS terdapat interferensi dan obstacle sehingga propagasi cahaya merambat tidak secara langsung seperti Gambar 3. Pada kanal LOS dapat dirumuskan dengan Persamaan (1).
𝐻 = (𝑚 + 1) ∙ 𝐴 ∙ cos (Φ)
2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑑 ,
Dengan 𝐴 𝑑𝑒𝑡 yaitu area photodetector pada penerima, d merupakan jarak antara penerima dengan bagian pengirim, dan Φ adalah sudut perpindahan terhadap transmitter.
(1)
Gambar 2. Model Komunikasi Visible Light Communication.
Gambar 3. Ilustrasi Model Kanal N-LOS.
Pada kanal N-LOS dapat dirumuskan dengan Persamaan (2) (Pratama, dkk, 2021) .
𝛨 = (𝑚 + 1) ∙ Α ∙ cos (Φ)
2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑑 × P,
Dengan P merupakan probabilitas blocking, dari asumsi pengurangan daya mengikuti distribusi binomial di mana daya yang telah dikirimkan setelah mengenai blockage, daya diteruskan ke shadowing area,  lalu  kemudian ke photodetector. Untuk  kanal reflector dinyatakan dengan Persamaan (3).
𝐻 = (𝑚 + 1) ∙ 𝐴 ∙ 𝜌 ∙ 𝐴 ∙ cos (Φ) ∙ cos 𝛼 ∙ cos 𝛽
2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑑 ∙ 𝑑 ,
Dengan A 𝜖 sebagai area photodetector dan d 1 merupakan jarak transmitter ke reflector, d 2 merupakan jarak dari reflector ke receiver, 𝜌 adalah koefisien refleksi dan 𝑑 𝐴 merupakan luas per cell.  Nilai  sudut  yang  dihasilkan  oleh 𝑎 terbentuk  dari  jarak  antara  lampu  LED  dengan dinding cermin, sementara sudut 𝛽 terbentuk dari jarak antara dinding cermin dengan user. Sehingga channel gain total yang diperoleh dinyatakan dengan Persamaan (4).
(2) (3)
𝐻 = 𝐻 +   𝐻 + 𝐻 .

## 2.2.3 Blok Receiver
Paket yang telah melalui kanal LOS dan NLOS akan diterima di receiver block. Pada receiver block terdapat perangkat berupa PIN photodeiode dengan bahan penyusun silicon, metode CRA, dan proses SIC iterative decoding. Pada penelitian ini photodetector memiliki sensitivitas -29 dBm. Pada bagian receiver, terdapat algoritma CRA untuk memudahkan user mengirimkan paket dengan jumlah banyak diasumsikan sebagai 𝑀 mentransmisikan paket dengan memilih N slot  node  yang  sama.  Pengguna  yang  paketnya  bertabrakan  harus  diinformasikan  oleh feedback  channel  dan  ditransmisikan  ulang  pada  frame  berikutnya.  Probabilitas  transmisi sukses di satu slot dirumuskan dengan Persamaan (5).
𝐺 = .
Gambar 4. Ilustrasi Proses Iterasi pada Grafik Bipartit.
Gambar 4 menunjukan proses SIC pada ALOHA di mana paket user 1 dipulihkan kembali pada slot  2,  memungkinkan  pemulihan  paket  pengguna  3  di  slot  4,  hal  ini  dilakukan  dengan mengurangi replika paket user 2 di slot 4. Dengan cara yang sama pemulihan paket user 3 memungkinkan  penghapusan  replikanya  pada  slot  4,  sehingga  memulihkan  paket user  1. Iterasi ini dilakukan hingga semua degree dihapus atau tidak ada slot tunggal yang terdeteksi (Paolini, dkk, 2015).
(4)
(5)
Pada receiver memiliki sensitivitas – 29 dBm memiliki peran sebagai ambang batas, jika suatu sinyal kurang dari – 29 dBm maka paket tidak dapat dikirim. Selain itu, terdapat Multi-User Detection (MUD)  berupa  SIC. SIC adalah  algoritma  yang  mampu menerima  dua atau lebih sinyal  terima  yang  telah  dikonversi  oleh photodetector  secara  bersamaan  tanpa  terjadinya tabrakan  antar  sinyal  sebelum  dilakukannya  proses decoding.  Cara  kerja  pada  SIC  yaitu memilih sinyal yang paling kuat terlebih dahulu, lalu sinyal tersebut dibatalkan untuk nantinya diteruskan pada proses decoding sinyal (Pratama, dkk, 2021) . Persamaan (6)-(9) diperoleh untuk cara kerja SIC mendapatkan sinyal user.
𝑌 =  𝑦 1 −   𝑎   ∙ ℎ , 𝑌   =   𝑦   −  √𝑎 ∙ 𝑎 ,
𝑌   =   𝑦   − (𝑎 + 𝑎 ) ∙ ℎ , 𝑌   =   𝑦   −   (𝑎 + 𝑎 + ⋯ 𝑎 ) ∙ ℎ .

## 2.3 Parameter Input
Dalam simulasi ini, ada beberapa parameter yang dibuat secara konstan. Ini membuat variabel yang  nantinya  akan  diuji  lebih  terlihat  jelas  perbedaannya.  Berikut  parameter  input  pada simulasi seperti yang dipaparkan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Parameter Sistem
Parameter Nilai Ruangan Ukuran 5 m 𝑥 5 m 𝑥 3 m Source Jenis LED SMD 5730 Jumlah 1 Daya 6 watt Kanal LOS & N-LOS FOV 70° Receiver Sensitivitas ≥ −29 𝑑𝐵𝑚 Jenis Positive Intrinsic Negative (PIN) Jumlah 1

## 2.4 Simulasi
Terdapat beberapa scenario yang bertujuan untuk mencari nilai throughput dan PLR tertinggi dengan  melakukan  variasi degree  distribution  pada  skema  CRA, dan  juga  membandingkan masing-masing hasil pada kanal yang berbeda. Gambar 5 membahas tentang simulasi yang menggunakan  sistem  VLC  pada  kanal  LOS  dan  NLOS  dengan  metode  CRA.  Langkah  awal adalah  memasukan  spesifikasi  sistem  yang  telah  ditentukan  seperti  Tabel  1  serta menggunakan 75, 150, dan 300 buah user  yang telah ditetapkan posisinya. Selanjutnya yaitu proses  penentuan  variasi  nilai degree  distribution.  Kemudian  melakukan  perhitungan  kanal indoor VLC dan masuk ke metode CRA untuk melihat apakah nilai sensitivitasnya dibawah -29 dBm atau diatas -29 dBm. Jika nilai sensitivitas pada Gambar 5 melebihi -29 dBm maka akan dilanjutkan kepada proses SIC sampai semua sinyal yang dikirim ke timeslot dihapus atau tidak ada slot tunggal yang terdeteksi. Kemudian menghitung jumlah pengiriman paket sukses dan paket gagal. Lalu, melakukan analisis nilai throughput dan PLR.
(6) (7)
(8)
(9)
Gambar 5. Flowchart Simulasi.
Pada  Tabel  2 ini,  menjelaskan  beberapa  percobaan degree  distributions  untuk menginterprestasikan  hasil  analisis  nilai  G  (batas  maksimum receiver  dapat  mendekoding paket)  tertinggi  untuk  kinerja throughput  dan  PLR  bersama  dengan  simulasi  skema  CRA. Dalam  perancangan  simulasi  ini  tingkat  pengulangan  maksimum  iterasi  dibatasi  pada  100. Pada simulasi dari user menggunakan tiga macam slot node, yaitu 75, 150, dan 300.

## Tabel 2. Degree Distibution menggunakan CRA
Degree Distribution, 𝝀 ( 𝒙 ) 75 0,3𝑥 + 0,3𝑥 + 0,1𝑥 + 0,3𝑥 0,2𝑥 + 0,2𝑥 + 0,3𝑥 + 0,2𝑥 + 0,1𝑥 0,1𝑥  +  0,1𝑥 +  0,3𝑥 + 0,2𝑥 + 0,1𝑥 + 0,2𝑥 150 0,3𝑥 + 0,4𝑥 + 0,1𝑥 + 0,2𝑥
0,2𝑥 + 0,2𝑥 + 0,2𝑥 + 0,2𝑥 + 0,2𝑥
0,2𝑥 + 0,2𝑥 +  0,3𝑥 +  0,1𝑥 + 0,1𝑥 + 0,1𝑥 300 0,25𝑥 + 0,25𝑥 + 0,25𝑥   + 0,25𝑥
0,3𝑥 + 0,2𝑥 + 0,1𝑥 + 0,2𝑥 + 0,2𝑥
0,2𝑥 + 0,4𝑥 + 0,1𝑥 + 0,1𝑥 + 0,1𝑥 + 0,1𝑥
Pada IRSA, setiap user memiliki kemungkinan pengiriman jumlah paket yang selalu berbeda. Secara sederhana degree distribution pada SA adalah x 2 , di mana semua user mengirimkan duplikasi dua paket kepada slot node. Sebagai salah satu contoh, IRSRA menggunakan degree distribution 0.8x+0.2x 2 , artinya 80% dari total user mengirimkan paket 1, dan 20% dari total user mengirimkan dua paket. Setiap slot node hanya bisa menerima satu paket dari user node.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pengujian  yang  telah  dilakukan  menggunakan  simulasi  dan  parameter  yang  telah ditentukan. Pengujian ini menggunakan metode CRA untuk menguji dan membandingkan nilai asimtotik  G  (batas  maksimum receiver  dapat  mendekoding  paket)  tertinggi  untuk  kinerja throughput dan Packet Loss Ratio (PLR). Fenomena ketika G mencapai nilai maksimal adalah kondisi asimtotik, di mana nilai throuhput setelah titik G asimtotik, tidak lagi diperhitungkan karena  sudah  terjadi error  floor.  Hal  tersebut  terjadi  karena  semua  paket  tidak  berhasil didekoding, adapun kurva yang turun setelah asimtotik menjelaskan paket dipaksa didekoding untuk menyelesaikan proses simulasi.

## 3.1 Analisis Nilai G pada Throughput Kanal NLOS
Gambar 6 menggunakan 75 slot node model degree distribution 𝝀 ( 𝒙 ) = 0,3 𝑥 + 0,3 𝑥 2 + 0,1 𝑥 3 + 0,3 𝑥 4 . Hasil yang diperleh pada penelitian ini menunjukkan bahwa nilai throughput pada G sebesar  0,7177  paket/slot.  Maka  jumlah  maksimal  slot  yang  dapat  diisi  tidak  lebih  dari  53 paket/slot.  Kurva  asimtotik  terjadi  ketika  jumlah  paket  dari user  terlalu  banyak  dan  tidak mendapatkan slot  node,  setelah  titik  puncak  asimtotik,  performansi  sudah  tidak  sesuai, sehingga pada penelitian ini bertujuan untuk menentukan titik puncak dari asimtotik. Gambar 7 dimana terdapat 150 slot node, pada model degree distribution 𝝀 ( 𝒙 ) = 0,3 𝑥 + 0,4 𝑥 2 +  0,1 𝑥 3 +  0,2 𝑥 4 membuktikan  nilai throughput  pada  G  sebesar  0,7119  paket/slot  dengan jumlah maksimal slot node yang dapat diisi tidak lebih dari 106 paket/slot. Sedangkan pada 𝜆(𝑥) = 0,2 𝑥 + 0,2 𝑥 2 + 0,3 𝑥 3 + 0,1 𝑥 4 + 0,1 𝑥 5 + 0,1 𝑥 6 memiliki nilai throughput pada G sebesar 0.3948  paket/slot  dengan  jumlah  maksimal slot  node  yang  dapat  diisi  tidak  lebih  dari  59 paket/slot.  Kurva  asimtotik  terjadi  ketika  jumlah  paket  dari user  terlalu  banyak  dan  tidak mendapatkan slot  node,  setelah  titik  puncah  asimtotik,  performansi  sudah  tidak  sesuai, sehingga pada penelitian ini bertujuan untuk menentukan titik puncak dari asimtotik.
(a) (b) (c)
Gambar 6. Throughput pada Degree Distribution
(𝐚) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟑𝒙 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟒 ; (𝐛) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝒙 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟓 ; (𝐜) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟏𝒙 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟓 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟔 .
(a) (b)
(c)
Gambar 7. Throughput pada Degree Distribution
(𝐚) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟑𝒙 + 𝟎, 𝟒𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 ; (𝐛) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝒙 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟓 ; (𝐜) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝒙 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟓 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟔 .
(a)
(b) (c)
Gambar 8. Throughput pada Degree Distribution
(𝐚) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝟓𝒙 + 𝟎, 𝟐𝟓𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟐𝟓𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝟓𝒙 𝟒 ; (𝐛) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟑𝒙 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟓 ; (𝐜) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝒙 + 𝟎, 𝟒𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟓 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟔 .
Dengan penggunaan 300 slot node pada Gambar 8 model degree distribution 𝝀 ( 𝒙 ) = 0,25 𝑥 + 0,25 𝑥 2 + 0,25 𝑥 3 + 0,254 memiliki nilai throughput tertinggi jika dibandingkan dengan degree lain  pada  pengaplikasian  300 slot  node  dengan  maksimum  G  sebesar  0.9239  paket/slot. Sehingga jumlah maksimal slot yang dapat diisi tidak lebih dari 277 paket/slot.
Gambar 9 menjelaskan mengenai pengaruh jumlah degree distribution terhadap throughput yang dicapai pada nilai G dengan membandingkan kondisi kanal pada masing-masing user. G didefinisikan  sebagai  jumlah  rata-tata  normalisasi  transmisi  paket  per  slot.  Pada  penelitian terhadap SA menyatakan bahwa throughput puncak dicapai pada 𝐺 = 1, dimana 𝑆 = ℯ ≅ 0.37 (Paolini, dkk, 2011) . Pada penelitian ini, memiliki acuan terhadap throughput SA dengan mengimplementasikannya terhadap metode CRA, sebelumnya throughput maksimum pada SA memiliki  nilai  0,37  paket/slot,  namun  dalam  penelitian  terhadap  CRA  nilai  maksimum throughput dapat melebihi SA dengan menggunakan kanal yang berbeda. Pada penggunaan kanal  LOS  dan  NLOS  dibagi  menjadi  beberapa  variasi degree  distribution  dan  slot  node berbeda. Untuk slot node yang diujikan adalah 75, 150, dan 300. Hasil throughput tertinggi yang  dicapai  pada  kanal  LOS  dengan degree 𝝀 ( 𝒙 ) =  0,3 𝑥 +  0,4 𝑥 2 +  0,1 𝑥 3 +  0,2 𝑥 4 sebesar 0.7444 paket/slot. Pada slot node 150 yang artinya dalam pentransmisiannya jumlah maksimal slot yang dapat diisi tidak lebih dari 111 paket/slot. Pada kanal NLOS hasil throughput  tertinggi yang  dicapai  sebesar  0.8979  paket/slot,  dengan degree 𝝀 ( 𝒙 ) =  0,25 𝑥 +  0,25 𝑥 2 +  0,25 𝑥 3 + 0,254.
Gambar 9. Perbandingan Throughput pada Nilai G.

## 3.2 Analisis Nilai G terhadap PLR Kanal NLOS
Gambar 10 menjelaskan tentang nilai asimtotik G pada rata-rata PLR di kanal NLOS dengan penggunaan 75 slot node. Dengan model degree 𝝀 ( 𝒙 ) = 0,1 𝑥 + 0,1 𝑥 2 + 0,3 𝑥 3 + 0,2 𝑥 4 + 0,1 𝑥 5 + 0,2 𝑥 6 . Pada sumbu Y terdapat PLR saat G di titik 0.7930 tidak mengalami error. Sehingga jumlah maksimal user yang dapat diisi tidak lebih dari 59 user dari total 75 user. Dalam Gambar 11 menggunakan 150 slot node dengan model degree 𝝀 ( 𝒙 ) = 0,2 𝑥 + 0,2 𝑥 2 + 0,2 𝑥 3 + 0,2 𝑥 4 + 0,2 𝑥 5 . Menjelaskan maksimal asimtotik pada G terhadap PLR. Hasilnya G pada titik 0.9992 tidak terjadi error. Nilai PLR pada G sebesar 0.9855, sehingga jumlah maksimal user yang dapat diisi tidak lebih dari 147 user dari 150 user.
Gambar 12 menggunakan 300 slot node menjelaskan bahwa nilai asimtotik G pada titik 0.9992 dengan degree 𝝀 ( 𝒙 ) = 0,2 𝑥 + 0,4 𝑥 2 + 0,1 𝑥 3 + 0,1 𝑥 4 + 0,1 𝑥 5 + 0,1 𝑥 6 memperoleh hasil jumlah maksimal user yang dapat diisi tidak lebih dari 299 user dari 300 user .
(a) (b)
(c)
Gambar 10. Rata-rata PLR pada Degree Distribution
(𝐚)𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟑𝒙 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟒 ; (𝐛)𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝒙 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟓 ; (𝐜) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟏𝒙 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟓 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟔 .
0.7085 0.7354 0.7444 0.6857 0.7164 0.7296 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.7 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 75 150 300 Throughput LOS NLOS
(a)
(b) (c)
Gambar 11. Rata-rata PLR pada Degree Distribution
(𝐚) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟑𝒙 + 𝟎, 𝟒𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 ; (𝐛) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝒙 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟓 ; (𝐜) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝒙 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟑𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟓 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟔.
(a) (b)
(c)
Gambar 12. Rata-rata PLR pada Degree Distribution
(𝐚) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝟓𝒙 + 𝟎, 𝟐𝟓𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟐𝟓𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝟓𝒙 𝟒 ; (𝐛) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟑𝒙 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟐𝒙 𝟓 ; (𝐜) 𝝀(𝒙) = 𝟎, 𝟐𝒙 + 𝟎, 𝟒𝒙 𝟐 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟑 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟒 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟓 + 𝟎, 𝟏𝒙 𝟔 .
Gambar 13. Grafik Perbandingan Nilai G pada PLR.
Gambar 13 menunjukkan pengaruh jumlah degree distribution dan kanal terhadap packet loss ratio (PLR) dengan membandingkan kondisi masing-masing slot node. Jika nilai 𝑃𝐿𝑅 = 1, ini menandakan bahwa tidak ada paket yang diterima karena seluruh paket dianggap gugur. Pada grafik dapat dilihat bahwa pengaruh dari kanal sangat berdampak pada pengiriman, di mana kanal LOS memiliki nilai G tertinggi di 0.6 dan kanal NLOS pada 0.9. Semakin besar nilai G,
0.321 0.459 0.656 0.398 0.7939 0.9992 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 75 150 300 N ila i P LR p ad a G ( O ff er ed T ra ff ic ) Slot Node Packet Loss Ratio (PLR) LOS NLOS
semakin sama perbandingan antara jumlah slot node dan user node. Kemungkinan semakin banyaknya slot node, tidak menjamin PLR akan turun. Model kanal NLOS membuktikan bahwa penurunan pada PLR di slot node 300 sebesar 34%.

## 4. KESIMPULAN
Setelah melakukan simulasi dengan berbagai variasi degree distribution, kami menyimpulkan bahwa model kanal LOS memiliki kestabilan pada hasil throughput. Pada model kanal NLOS, perubahan jumlah slot node mempengaruhi nilai throughput. Kami juga mendapatkan hasil bahwa model kanal NLOS membutuhkan jumlah slot node yang lebih banyak jika dibandingkan model kanal LOS. Sehingga, sistem yang dibuat lebih kompleks dengan jumlah slot node yang dibutuhkan. Dari hasil percobaan banyak variasi degree distribution, kami menemukan bahwa degree  distribution  paling  optimal  adalah 𝜆 ( 𝑥 )  =  0,2 𝑥 +  0,2 𝑥 2  +  0,2 𝑥 3  +  0,2 𝑥 4  +  0,2 𝑥 5. Penelitian  ini  memiliki  peluang  untuk  dikembangkan  dengan  menambahkan  metode  IRSA dengan  model degree  distribution  lain.  Selain  itu,  dengan  menambahkan  beberapa  jumlah lampu  pada  sistem,  memungkinkan  untuk  satu slot  node  bisa  mengirimkan  lebih  dari  satu paket.

## DAFTAR RUJUKAN
Darlis, A. R., Lidyawati, L., & Nataliana, D. (2013). Implementasi visible light communication
(VLC)  pada  sistem  komunikasi. ELKOMIKA:  Jurnal  Teknik  Energi  Elektrik,  Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 1(1), 13.
Drost, R. J., & Sadler, B. M. (2014). Constellation design for channel precompensation in multi- wavelength visible light communications. IEEE Transactions on Communications, 62(6),
1995–2005.
Ghassemlooy, Z., Popoola, W., & Rajbhandari, S. (2019). Optical wireless communications: system and channel modelling with Matlab®. CRC press.
Haryanti, T., & Anwar, K. (2019). Frequency Domain-Extended Coded Random Access Scheme for Spectrum Sharing between 5G and Fixed Satellite Services. 2019 IEEE International Conference on Signals and Systems (ICSigSys), (pp. 143–149).
Jian,  X.,  Liu,  Y.,  Wei,  Y.,  Zeng,  X.,  &  Tan,  X. (2016).  Random  access  delay  distribution  of multichannel  slotted  ALOHA  with  its  applications  for  machine  type  communications.
IEEE Internet of Things Journal, 4(1), 21–28.
Karthika, R., & Balakrishnan, S. (2015). Wireless communication using Li-Fi technology. SSRG International  Journal  of  Electronics  and  Communication  Engineering  (SSRG-IJECE),
2(3), 32–40.
Kizilirmak, R. C., Rowell, C. R., & Uysal, M. (2015). Non-orthogonal multiple access (NOMA)
for indoor visible light communications. 2015 4th International Workshop on Optical Wireless Communications (IWOW), 98–101.
Kowshik, S. S., Andreev, K., Frolov, A., & Polyanskiy, Y. (2020). Energy efficient coded random access  for  the wireless uplink. IEEE Transactions on  Communications, 68(8), 4694–
4708.
Liva,  G.  (2010).  Graph-based  analysis  and  optimization  of  contention  resolution  diversity slotted ALOHA. IEEE Transactions on Communications, 59(2), 477–487.
Mitra, R., Sofotasios, P., Bhatia, V., & Muhaidat, S. (2019). Non-orthogonal multiple access for visible  light  communications  with  ambient  light  and  user  mobility. ArXiv  Preprint ArXiv:1911.06765.
Paolini, E., Liva, G., & Chiani, M. (2015). Coded slotted ALOHA: A graph-based method for uncoordinated  multiple  access. IEEE  Transactions  on  Information  Theory,  61(12),
6815–6832.
Paolini, E., Liva, G., & Chiani, M. (2011). High throughput random access via codes on graphs: Coded slotted ALOHA. 2011 IEEE International Conference on Communications (ICC),
(pp. 1–6).
Pratama,  B.  S.,  Adriansyah,  N.  M.,  &  Pamukti,  B.  (2021).  Analisis  Performansi  Multi  User Detection pada Kanal NLOS untuk Sistem NOMA-VLC. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 9(2), 482.
Putra, D. L. A., & Subhan, A. (2011). Analisa Kinerja Implementasi Wireless Distribution System Pada Perangkat Access Point 802.11 G Menggunakan OpenWRT. EEPIS Final Project.
Shin, W., Vaezi, M., Lee, B., Love, D. J., Lee, J., & Poor, H. V. (2017). Non-orthogonal multiple access  in  multi-cell  networks:  Theory,  performance,  and  practical  challenges. IEEE Communications Magazine, 55(10), 176–183.
Wijanto,  E.  (2017).  Analisis  kesiapan  teknologi  dalam  penerapan  teknologi  telekomunikasi generasi kelima (5g). Jurnal Teknik Dan Ilmu Komputer.
Zhang, Z., Xu, C., & Ping, L. (2014). Coded random access with distributed power control and multiple-packet reception. IEEE Wireless Communications Letters, 4(2), 117–120.